物质熔沸点高低的规律总结

■陕西省永寿县中学 马亚楼

物质熔沸点高低是由构成物质质点间作用力大小决定的。物质质点间作用力包括分子之间的作用力和各种化学键。现从这两方面谈几点比较物质熔沸点高低的规律和方法。

一、从分子之间作用力大小比较物质熔沸点高低

1.氢键法。因为氢键作用力大于范德华力,所以由氢键构成的物质的熔沸点高于由范德华力构成的物质的熔沸点,如乙醇＞氯乙烷,HF＞HI＞HBr＞HCl。

一般情况下,HF、NH3、H2O、C2H5O H、CH3COOH 等分子间都存在氢键。

2.同系物C 数法。对于有机同系物来说,因结构相似,C数越多,分子越大,范德华力就越大,熔沸点也就越高,如C2H6＜C3H8＜ C4H10,CH3Cl ＜ CH3CH2Cl ＜CH3CH3CH3Cl。

3.同分异构体支链法。在有机同分异构体中,支链越多,分子就越接近于球形,分子间接触面积就越小,沸点就越低,如正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。

4.分子量法。对于一些结构相似的物质因为分子量大小与分子大小成正比,故分子量越大,分子间力就越大,沸点就越高,如CH3Cl＞CH3F,CH2Cl2＞CH3Cl＞CH4。

5.极性法。对于分子大小与分子量大小都相近的共价化合物来说,分子极性越大,分子间力就越大,沸点就越高,如CO＞N2。

二、从化学键的强弱比较物质熔沸点高低

6.晶体类型法。不同类型晶体物质间熔沸点高低变化顺序大致为共价晶体＞离子晶体＞金属晶体＞分子晶体,如沸点:金刚石＞食盐＞铁＞干冰

7.微粒半径法。对于晶体类型相同的物质,熔沸点高低可由质点微粒半径大小来判断。即质点半径越小,质点间键长就越短,键就越难断裂,晶体的沸点(熔点、硬度)就越高。如金属晶体类沸点Al＞Mg＞Na。同理可得碱金属从Li→Cs沸点逐渐降低。共价晶体类沸点C＞SiC＞Si,同理可得沸点C＞B＞Si。至于离子晶体,其沸点高低与晶格能大小基本上成正比。即阴阳离子所带电荷越多,离子键就越强,沸点就越高;离子核间距离越大,离子键越弱,物质沸点越低,如Mg O＞NaCl,Mg O＞Ca O。判断物质沸点高低的方法很多,要根据不同的题目采用不同的方法分析比较,灵活运用知识。

8.状态法。一般来说,物质沸点高低按常温下的状态“固体＞液体＞气体”变化。

例1下列各组物质中,按熔点由低到高排列正确的是( )。

A.O2、I2、Hg B.CO2、KCl、SiO2

C.Na、K、Rb D.SiC、NaCl、SO2

解析：本题主要考查离子晶体、共价晶体、分子晶体、金属晶体四类典型晶体熔点的关系。一般是分子晶体的熔点低于金属晶体与离子晶体,这两种晶体的熔点又低于共价晶体。同一类型晶体间, 其微粒之间的作用力越强,熔点越高。O2、I2、Hg常温下分别是气体、固体和液体,所以熔点O2＜Hg＜l2,故A 项不符合题意。CO2、KCl、SiO2分别属于分子晶体、离子晶体和共价晶体,它们的熔点由低到高的顺序为CO2＜KCl＜SiO2,故B项符合题意。Na、K、Rb都是金属晶体,结合碱金属的知识,熔点应为Na＞K＞Rb,故C项不符合题意。SiC、NaCl、SO2分别属于共价晶体、离子晶体和分子晶体, 它们的熔点为SiC＞NaCl＞SO2。

答案：B

例2下列物质熔点由高到低的排列顺序正确的是( )。

A.SiO2＞KCl＞H2S＞H2O

B.SiO2＞KCl＞H2O＞H2S

C.H2O＞H2S＞KCl＞SiO2

D.KCl＞SiO2＞H2O＞H2S

解析：Mr(H2O)＜Mr(H2S),但H2O 分子间存在氢键,故熔点H2O＞H2S。

答案：B

例3下列物质的熔点由高到低排列,正确的是( )。

A.Li＞Na＞K＞Cs

B.NaCl＞KCl＞Rb Cl＞CsCl

C.F2＞Cl2＞Br2＞I2

D.金刚石＞硅＞碳化硅

解析：A 项皆为金属晶体,其熔点高低决定于金属键的强弱,由Li→Cs,同主族元素原子半径逐渐增大,离子半径相应增大,金属键逐渐减弱,熔点逐渐降低,故A 项正确。B项中皆为离子晶体,其熔点高低决定于离子键的强弱,由Na+→Cs+半径逐渐增大,与Cl-间的作用逐渐减弱,熔点逐渐降低,故B项正确。C 项中皆为分子晶体,其熔点决定于分子间作用力的大小,由 F2→I2相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增强,熔点越来越高,故C 项错误。D 项中皆为共价晶体,其熔点的高低决定于共价键的强弱,由原子半径可推知三种键长的顺序是C—C＜C—Si＜Si—Si,三种键能的强弱顺序是C—C＞C—Si＞Si—Si,故D 项错误。

答案：A、B

例4有以下烷烃:

①3,3-二甲基戊烷 ②正庚烷

③2-甲基己烷 ④正丁烷

它们的沸点由高到低的顺序是( )。

A.③＞①＞②＞④ B.①＞②＞③＞④

C.②＞③＞①＞④ D.②＞①＞③＞④

解析：在同类烃中,碳链越长,即分子量越大的烃,熔沸点越高;当碳原子数相同时,支链越多,空间几何形状越对称的烃,熔沸点越低。四种物质中丁烷的相对分子质量最小, 则沸点最低,而3,3-二甲基戊烷、庚烷、2-甲基己烷互为同分异构体, 含有的支链越多, 沸点越低,则沸点由高到低的顺序为②＞③＞①＞④。

答案：C

例5下列物质的熔沸点高低顺序正确的是( )。

A.金刚石＞晶体硅＞二氧化硅＞碳化硅

B.CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4

C.Mg O＞H2O＞N2＞O2

D.金刚石＞生铁＞钠＞纯铁

解析：A 项中,物质全部为共价晶体,判断其熔沸点高低可比较其原子半径:Si＞C＞O,故键长关系为 Si—Si＞Si—C＞Si—O＞C—C,键长越长,键能越小,故A 项错误;B项中物质为同种类型的分子晶体,可比较其相对分子质量大小,相对分子质量越大,熔沸点越高,故B项正确。C 项中N2与O2为同种类型的分子晶体,O2的熔沸点比N2的高,故C项错误。D项中熔沸点关系应为金刚石＞纯铁＞生铁＞钠,合金的熔沸点比纯金属低,故D项错误。

答案：B

例6(1)氯酸钾熔化,粒子间克服____的作用力;二氧化硅熔化,粒子间克服____的作用力;碘的升华,粒子间克服____的作用力。三种晶体的熔点由高到低的顺序是_____(填化学式)。

(2)下列六种晶体:

①CO2②NaCl ③Na ④Si ⑤CS2⑥金刚石

它们的熔点从低到高的顺序为____(填序号)。

解析：(1)氯酸钾是离子晶体,熔化离子晶体时需要克服离子键的作用力;二氧化硅是共价晶体,熔化共价晶体时需要克服共价键的作用力;碘为分子晶体,熔化分子晶体时需克服的是分子间的作用力。由于共价晶体是由共价键形成的空间网状结构的晶体,所以共价晶体的熔点最高,其次是离子晶体,由于分子间作用力与化学键相比较要小得多,所以碘的熔点最低。

(2)先把六种晶体分类。共价晶体为④⑥,离子晶体为②,金属晶体为③,分子晶体为①⑤。由于C原子半径小于Si原子半径,所以金刚石的熔点高于晶体硅;CO2和CS2同属于分子晶体,其熔点与相对分子质量成正比,故CS2熔点高于CO2;Na在通常状况下是固态,而 CS2是液态,CO2是气态,所以Na的熔点高于CS2和CO2;Na在水中即熔化成小球,说明它的熔点较NaCl低。

答案：(1)离子键 共价键 分子间SiO2＞KCl O3＞I2(2)①⑤③②④⑥